Resumo

Na actualidade, a fábrica de plantas realizou con éxito a creación de mudas de vexetais como pepinos, tomates, pementos, berenxenas e melóns, proporcionando aos agricultores mudas de alta calidade en lotes e o rendemento da produción despois da plantación é mellor.As fábricas de plantas convertéronse nun importante medio de subministración de mudas para a industria vexetal e desempeñan un papel cada vez máis importante na promoción da reforma estrutural da oferta da industria vexetal, garantindo o abastecemento de vexetais urbanos e a produción de vexetais verdes.

Deseño do sistema de reprodución de mudas de fábrica de plantas e equipamento técnico clave

Como o sistema de produción agrícola máis eficiente na actualidade, o sistema de reprodución de mudas de fábrica de plantas integra medios técnicos completos, incluíndo iluminación artificial, subministración de solucións de nutrientes, control ambiental tridimensional, operacións auxiliares automatizadas, xestión intelixente da produción, etc., e integra biotecnoloxía, información. tecnoloxía e intelixencia artificial.Os logros intelixentes e outros de alta tecnoloxía promoven o desenvolvemento continuo da industria. 

Sistema de fonte de luz artificial LED

A construción dun ambiente de luz artificial é unha das tecnoloxías fundamentais do sistema de reprodución de plántulas nas fábricas de plantas, e tamén é a principal fonte de consumo de enerxía para a produción de plántulas.O ambiente luminoso das fábricas ten unha gran flexibilidade, e o ambiente luminoso pódese regular a partir de múltiples dimensións, como a calidade da luz, a intensidade da luz e o fotoperíodo, e ao mesmo tempo, pódense optimizar e combinar diferentes factores de luz na secuencia temporal para formar un fórmula lixeira para o cultivo de mudas, garantindo un ambiente de luz axeitado para o cultivo artificial de mudas.Polo tanto, en función das características da demanda de luz e dos obxectivos de produción de diferentes crecementos de mudas, ao optimizar os parámetros da fórmula de luz e a estratexia de subministración de luz, desenvolveuse unha fonte de luz LED especial de aforro enerxético, que pode mellorar moito a eficiencia de conversión de enerxía luminosa das mudas. , promover a acumulación de biomasa de plántulas e mellorar a calidade da produción de plántulas, ao tempo que reduce o consumo de enerxía e os custos de produción.Ademais, a regulación ambiental lixeira tamén é un medio técnico importante no proceso de domesticación de mudas e curación de mudas enxertadas.

Sistema de mudas vertical multicapa desmontable

A reprodución de plántulas na fábrica de plantas realízase mediante un estante tridimensional de varias capas.A través do deseño do sistema modular, pódese realizar a montaxe rápida do sistema de crianza de mudas.O espazo entre os andeis pódese axustar de forma flexible para satisfacer os requisitos de espazo para a creación de diferentes variedades de mudas e mellorar moito a taxa de utilización do espazo.Ademais, o deseño separado do sistema de sementeira, o sistema de iluminación e o sistema de irrigación de auga e fertilizantes permite que o sementeiro teña unha función de transporte, o que é conveniente para desprazarse a diferentes talleres, como sementeira, xerminación e domesticación, e reduce o traballo. consumo de manipulación en bandexa de mudas.

Sistema de mudas vertical multicapa desmontable 

A irrigación con auga e fertilizantes adopta principalmente o tipo de marea, o tipo de pulverización e outros métodos, mediante un control preciso do tempo e da frecuencia de subministración de solucións nutritivas, para lograr un abastecemento uniforme e un uso eficiente da auga e dos nutrientes minerais.Combinado coa fórmula de solución de nutrientes especial para mudas, pode satisfacer as necesidades de crecemento e desenvolvemento das mudas e garantir o crecemento rápido e saudable das mudas.Ademais, a través do sistema de detección de ións de nutrientes en liña e do sistema de esterilización da solución de nutrientes, os nutrientes pódense repoñer a tempo, evitando ao mesmo tempo a acumulación de microorganismos e metabolitos secundarios que afectan o crecemento normal das mudas. 

Sistema de Control Ambiental

O control ambiental preciso e eficiente é unha das principais características dun sistema de propagación de mudas de fábrica de plantas.A estrutura externa de mantemento dunha fábrica de plantas está xeralmente montada a partir de materiais opacos e altamente illantes.Sobre esta base, a regulación da luz, a temperatura, a humidade, a velocidade do vento e o CO2 case non se ven afectadas polo ambiente externo.A través da construción do modelo CFD para optimizar o deseño do conduto de aire, combinado co método de control do microambiente, a distribución uniforme de factores ambientais como temperatura, humidade, velocidade do vento e CO2 no espazo de cultivo de alta densidade pode conseguirse.A regulación do ambiente intelixente realízase mediante sensores distribuídos e control de contacto, e a regulación en tempo real de todo o ambiente de cultivo realízase mediante a conexión entre a unidade de monitorización e o sistema de control.Ademais, o uso de fontes de luz refrixeradas por auga e a circulación de auga, combinado coa introdución de fontes de frío ao aire libre, pode conseguir un aforro de enerxía e reducir o consumo de enerxía do aire acondicionado.

Equipo de operación auxiliar automática

O proceso de operación de reprodución de mudas da fábrica de plantas é estrito, a densidade de operación é alta, o espazo é compacto e o equipo auxiliar automático é indispensable.O uso de equipos auxiliares automatizados non só favorece a redución do consumo de traballo, senón que tamén axuda a mellorar a eficiencia do espazo de cultivo.O equipo de automatización que se desenvolveu ata agora inclúe a máquina de cubrición de solo enchufe, sementadora, máquina de enxerto, carro de transporte de loxística AGV, etc. Baixo o control da plataforma de xestión intelixente de apoio, a operación non tripulada de todo o proceso de reprodución de plántulas pode ser basicamente realizado.Ademais, a tecnoloxía da visión artificial tamén xoga un papel cada vez máis importante no proceso de reprodución de mudas.Non só axuda a controlar o estado de crecemento das mudas, axuda na xestión das mudas comerciais, senón que tamén realiza a selección automática de mudas débiles e mudas mortas.A man do robot elimina e enche as mudas.

Vantaxes da reprodución de mudas en fábricas de plantas

O alto nivel de control ambiental permite a produción anual

Debido á particularidade da reprodución de mudas, é moi importante o control do seu ambiente de cultivo.Baixo as condicións da fábrica da planta, os factores ambientais como a luz, a temperatura, a auga, o aire, os fertilizantes e o CO2 están altamente controlados, o que pode proporcionar o mellor ambiente de crecemento para a reprodución de mudas, independentemente das estacións e rexións.Ademais, no proceso de reprodución de mudas enxertadas e de corte de mudas, o proceso de enxerto de curación de feridas e diferenciación de raíces require un maior control ambiental, e as fábricas de plantas tamén son excelentes portadoras.A flexibilidade das condicións ambientais da propia fábrica de plantas é forte, polo que é de gran importancia para a produción de mudas vexetais en épocas non reprodutivas ou en ambientes extremos, e pode proporcionar soporte de mudas para garantir o abastecemento perenne de vexetais.Ademais, a creación de plántulas das fábricas de plantas non está limitada polo espazo e pódese realizar no lugar nos suburbios das cidades e nos espazos públicos comunitarios.As especificacións son flexibles e cambiantes, o que permite a produción en masa e a subministración próxima de mudas de alta calidade, proporcionando un apoio importante para o desenvolvemento da horticultura urbana. 

Acurtar o ciclo de reprodución e mellorar a calidade das mudas

En condicións de fábrica de plantas, grazas ao control preciso de varios factores ambientais de crecemento, o ciclo de reprodución das mudas redúcese entre un 30% e un 50% en comparación cos métodos tradicionais.O acurtamento do ciclo de reprodución pode aumentar o lote de produción de mudas, aumentar os ingresos do produtor e reducir os riscos operativos causados ​​polas flutuacións do mercado.Para os produtores, é propicio para o transplante e plantación precoz, o lanzamento anticipado no mercado e a mellora da competitividade no mercado.Por outra banda, as mudas criadas na fábrica de plantas son pulcras e robustas, os indicadores morfolóxicos e de calidade melloran significativamente e o rendemento da produción despois da colonización é mellor.Os estudos demostraron que as mudas de tomate, pementa e pepino criadas en condicións de fábrica de plantas non só melloran a superficie das follas, a altura da planta, o diámetro do talo, o vigor das raíces e outros indicadores, senón que tamén melloran a adaptabilidade, a resistencia ás enfermidades e a diferenciación dos botóns florais despois da colonización.E a produción e outros aspectos teñen vantaxes obvias.O número de flores femininas por planta aumentou un 33,8% e o número de froitos por planta aumentou un 37,3% despois da plantación de mudas de pepino criadas en fábricas de plantas.Co continuo afondamento da investigación teórica sobre a bioloxía do ambiente de desenvolvemento das plántulas, as fábricas de plantas serán máis precisas e controlables na configuración da morfoloxía das plántulas e na mellora da actividade fisiolóxica.

 Comparación do estado das mudas enxertadas en invernadoiros e fábricas de plantas

Uso eficiente dos recursos para reducir os custos das mudas

A fábrica de plantas adopta métodos de plantación estandarizados, informatizados e industrializados, de modo que todos os vínculos da produción de plántulas están estrictamente controlados e mellora significativamente a eficiencia da utilización dos recursos.As sementes son o principal consumo de custo na creación de mudas.Debido ao funcionamento irregular e á escasa controlabilidade ambiental das mudas tradicionais, hai problemas como a non xerminación ou o débil crecemento das sementes, o que orixina un enorme desperdicio no proceso das sementes ás mudas comerciais.No ambiente da fábrica de plantas, a través do pretratamento de sementes, a sementeira fina e o control preciso do ambiente de cultivo, a eficiencia de utilización das sementes mellora moito e a dosificación pódese reducir máis dun 30%.Auga, fertilizantes e outros recursos tamén son o principal consumo de custos da cría tradicional de mudas, e o fenómeno do desperdicio de recursos é grave.Baixo as condicións das fábricas de plantas, mediante a aplicación da tecnoloxía de rego de precisión, a eficiencia da utilización de auga e fertilizantes pódese aumentar en máis do 70%.Ademais, debido á compacidade da estrutura da propia fábrica de plantas e á uniformidade do control ambiental, tamén se mellora significativamente a eficiencia de utilización de enerxía e CO2 no proceso de propagación das mudas.

En comparación coa crianza tradicional de plántulas en campo aberto e a cría de mudas en invernadoiro, a principal característica da cría de plántulas nas fábricas de plantas é que se pode levar a cabo de forma tridimensional multicapa.Na fábrica de plantas, a reprodución de plántulas pódese estender desde o plano ao espazo vertical, o que mellora moito a eficiencia de reprodución de plántulas por unidade de terra e mellora significativamente a eficiencia de utilización do espazo.Por exemplo, o módulo estándar para a reprodución de mudas desenvolvido por unha empresa biolóxica, baixo a condición de cubrir unha superficie de 4,68 ㎡, pode criar máis de 10.000 mudas nun só lote, que se poden usar para a produción de vexetais de 3,3 Mu (2201,1 ㎡). necesidades.Baixo a condición de reprodución tridimensional de varias capas de alta densidade, o soporte de equipos auxiliares automáticos e o sistema de transporte loxístico intelixente pode mellorar moito a eficiencia da utilización do traballo e aforrar traballo en máis do 50%.

Reprodución de mudas de alta resistencia para axudar a produción verde

O ambiente de produción limpo da fábrica de plantas pode reducir en gran medida a aparición de pragas e enfermidades no espazo de reprodución.Ao mesmo tempo, a través da configuración optimizada do ambiente de cultivo, as mudas producidas terán unha maior resistencia, o que pode reducir en gran medida a pulverización de pesticidas durante a propagación e plantación das mudas.Ademais, para a creación de mudas especiais, como mudas enxertadas e mudas de corte, pódense usar medidas de control verde como a luz, a temperatura, a auga e os fertilizantes na fábrica de plantas para substituír o uso a gran escala de hormonas nas operacións tradicionais para garantir seguridade alimentaria, reducir a contaminación ambiental e lograr mudas verdes Produción sostible.

Análise de custos de produción 

As formas en que as fábricas de plantas aumenten os beneficios económicos das mudas inclúen principalmente dúas partes.Por unha banda, optimizando o deseño estrutural, o funcionamento estandarizado e o uso de instalacións e equipos intelixentes, pódese reducir o consumo de sementes, electricidade e man de obra no proceso de reprodución de plántulas e mellorar o consumo de auga, fertilizantes, calor e enerxía. .A eficiencia de utilización do gas e do CO2 reduce o custo da reprodución de mudas;por outra banda, a través dun control preciso do medio ambiente e da optimización do fluxo do proceso, acúrtase o tempo de reprodución das mudas e increméntase o lote de reprodución anual e o rendemento de mudas por unidade de espazo, o que é máis competitivo no mercado. 

Co desenvolvemento da tecnoloxía de fábricas de plantas e a continua profundización da investigación en bioloxía ambiental sobre o cultivo de plántulas, o custo da reprodución de plántulas nas fábricas de plantas é basicamente o mesmo que o do cultivo tradicional en invernadoiro, e a calidade e o valor de mercado das mudas son maiores.Tomando como exemplo as mudas de pepino, os materiais de produción representan unha gran proporción, representando preto do 37% do custo total, incluíndo sementes, solución de nutrientes, bandexas de enchufes, substratos, etc. O consumo de enerxía eléctrica supón preto do 24% do total. custo, incluíndo a iluminación da planta, o aire acondicionado e o consumo de enerxía da bomba de solución de nutrientes, etc., que é a dirección principal da optimización futura.Ademais, a baixa proporción de man de obra é unha característica da produción da fábrica.Co aumento continuo do grao de automatización, o custo do consumo laboral reducirase aínda máis.No futuro, os beneficios económicos da reprodución de mudas nas fábricas de plantas poden mellorarse aínda máis mediante o desenvolvemento de cultivos de alto valor engadido e o desenvolvemento de tecnoloxía de cultivo industrializado para mudas de árbores forestais preciosas.

Composición do custo de mudas de pepino /%

Estado de industrialización

Nos últimos anos, as institucións de investigación científica representadas polo Instituto de Investigación de Agricultura Urbana da Academia Chinesa de Ciencias Agrícolas e as empresas de alta tecnoloxía realizaron a industria da reprodución de mudas en fábricas de plantas.Pode proporcionar ás mudas unha eficiente liña de produción industrial desde a semente ata a emerxencia.Entre elas, unha fábrica de plantas en Shanxi construída e posta en funcionamento en 2019 abarca unha superficie de 3.500 ㎡ e pode criar 800.000 mudas de pemento ou 550.000 mudas de tomate nun ciclo de 30 días.Outra fábrica de plantas de reprodución de mudas construída abarca unha superficie de 2300 ㎡ e pode producir entre 8 e 10 millóns de mudas ao ano.A planta de curación móbil para mudas enxertadas desenvolvida de forma independente polo Instituto de Agricultura Urbana da Academia Chinesa de Ciencias Agrícolas pode proporcionar unha plataforma de curación e domesticación en liña de montaxe para o cultivo de mudas enxertadas.Un só espazo de traballo pode xestionar máis de 10.000 mudas enxertadas á vez.No futuro, espérase que a diversidade de variedades de reprodución de mudas nas fábricas de plantas se amplíe aínda máis e o nivel de automatización e intelixencia seguirá mellorando.

A planta curativa móbil para mudas enxertadas desenvolvida polo Instituto de Agricultura Urbana da Academia Chinesa de Ciencias Agrícolas

Outlook

Como nova operadora de cultivo de mudas en fábrica, as fábricas de plantas teñen enormes vantaxes e potencial de comercialización en comparación cos métodos tradicionais de cultivo de mudas en termos de control ambiental preciso, utilización eficiente dos recursos e operacións estandarizadas.Ao reducir o consumo de recursos como sementes, auga, fertilizantes, enerxía e man de obra na creación de plántulas, e mellorando o rendemento e a calidade das plántulas por unidade de superficie, reducirase aínda máis o custo da cría de plántulas nas fábricas de plantas e os produtos ser máis competitivo no mercado.Hai unha gran demanda de mudas en China.Ademais da produción de cultivos tradicionais como hortalizas, espérase que en fábricas vexetais se cultiven mudas de alto valor engadido como flores, herbas medicinales chinesas e árbores raras, mellorando aínda máis os beneficios económicos.Ao mesmo tempo, a plataforma de reprodución de plántulas industrializada debe considerar a compatibilidade e flexibilidade de diferentes reproducións de plántulas para satisfacer as necesidades do mercado de reprodución de plántulas en diferentes estacións.

A teoría biolóxica do ambiente de reprodución de mudas é o núcleo do control preciso do ambiente da fábrica de plantas.A investigación en profundidade sobre a regulación da forma das plántulas e da fotosíntese e outras actividades fisiolóxicas por factores ambientais como a luz, a temperatura, a humidade e o CO2 axudará a establecer un modelo de interacción entre plántulas e medio ambiente, que pode reducir o consumo de enerxía da produción de plántulas. mellorar a calidade e a produción de mudas.A calidade proporciona unha base teórica.Sobre esta base, controla a tecnoloxía e os equipos coa luz como núcleo e xunto con outros factores ambientais, e personaliza a produción de mudas con tipos especiais de plantas, alta uniformidade e alta calidade para satisfacer os requisitos de cultivo de alta densidade e operación mecanizada na planta. pódense desenvolver fábricas.En definitiva, proporciona unha base técnica para a construción dun sistema dixital de produción de plántulas e realiza a creación de plántulas normalizada, non tripulada e dixital en fábricas de plantas.

Autor: Xu Yaliang, Liu Xinying, etc. 

Información da cita:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang.Equipo técnico clave e industrialización da reprodución de mudas en fábricas de plantas [J].Tecnoloxía da Enxeñaría Agrícola, 2021,42(4):12-15.